全球天然氢矿藏争夺战

文/李峻  李劳君，中国石化报

油价网近期报道称，提及氢气，所有人的目光都会集中在绿氢的开发潜力上。但还有另一种清洁的替代品值得关注，即白氢，也称金氢，其是一种天然产生的氢气，2012年在西非马里首次被发现。

在2012年的发现后，地质学家一直在探索提取天然氢的方法。美国得克萨斯大学能源学教授迈克尔·韦伯表示，“地球上有许多地方有合适的条件可以产生天然氢”。

近几年，各国政府和能源公司都被氢工业吸引，因为生产一种用途广泛的低碳燃料前景广阔，可广泛用于从烹饪到运输的各个环节。但许多人认为，与灰氢相比，生产绿氢成本过高。此外，还有人质疑用于生产绿氢的可再生能源可否直接用于清洁电力。

白氢勘探已提上日程

自首次发现白氢以来，在澳大利亚、东欧、法国、阿曼、西班牙、美国和西非马里先后发现了更多的天然氢矿藏。其中，最丰富的天然氢矿藏被认为是在难以到达的海上位置。地球化学家维亚切斯拉夫·兹冈尼克表示：“如果我们能提取出地下1%的天然氢，也可以满足全球几百年的氢气需求。”

2023年，法国洛林大学的科学家在法国东北部寻找甲烷时，在地下1000多米的地方意外发现了大量天然氢矿藏。这被认为是全球迄今为止发现的最大天然氢矿藏，估计含有2.5亿吨氢气。这些天然氢如果提取出来，足够满足全球当前两年的氢气需求。此后，法国总统马克龙承诺，将对勘探白氢进行投资。

在西班牙，勘探公司Helios Aragón日前宣布，发现一个含有超过100万吨天然氢的储层。Helios Aragón公司希望今年开始钻探和提取天然氢，并认为可在该地区以每千克0.82美元的价格生产天然氢，约是目前灰氢生产成本的一半，比每千克5美元的绿氢生产便宜得多。

与此同时，加拿大查普曼氢气和石油工程公司计划今年在安大略省北部进行测试和钻探，以寻找白氢矿藏。2022年底以来，加拿大地质调查局一直在开发潜在天然氢矿藏数据库，预计绘制地图需要几年时间。加拿大地质调查局的科学家表示，“由于地域广袤，加拿大超过50%的地区被潜在的油源岩覆盖”。

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对新兴产业的担忧

然而，人们对这个新兴产业也存在担忧。科学家担心氢气泄漏对环境影响的数据很少。一些人认为，排放到大气中的氢气会降低破坏温室气体的分子浓度，可能超过它对环境的积极影响。目前缺乏监测氢气泄漏的技术，考虑到人们对其潜在影响缺乏了解，可能需要对白氢进行更多研究，以确定对环境的影响，并确保其提取利大于弊。

白氢为能源行业的发展带来巨大的希望。许多人认为，可以通过开采和运输白氢为世界提供大量的绿色能源。然而，由于对这种能源知之甚少，有人担心它可能不像一部分人认为的那样环保。因此，必须为这种能源的研究和开发提供更多资金，以确保其可持续发展。

40家公司加入天然氢角逐赛

天然氢，也被称为白氢或金氢，作为一种潜在的游戏规则改变者，正在寻找具有成本效益的低碳能源方面获得全球关注。 挪威能源咨询公司Rystad的研究显示，截至2023年底，全球有40家公司在寻找天然氢矿床，而2020年只有10家。 目前，寻找天然氢矿床的勘探作业正在澳大利亚、美国、西班牙、法国、阿尔巴尼亚、哥伦比亚、韩国和加拿大进行。

由于白氢是天然存在的，相比其他氢气更具有成本优势。 目前，灰氢成本不到2美元/千克，绿氢的成本是灰氢的2倍多。 由于未来几年电解装置价格下降，绿氢成本将下降，但白氢相比之下还是更便宜。

加拿大生产商Hydroma提取白氢的成本估计为每千克0.5美元。根据矿床的深度和纯度，西班牙和澳大利亚的白氢提取目标是成本为每千克1美元左右。

除了成本优势，白氢碳排放强度也较低。在氢含量为85%且甲烷污染最小的情况下，白氢的碳排放强度约0.4千克二氧化碳当量/千克氢气。在氢含量为75%的情况下，白氢的碳排放强度上升到1.5千克二氧化碳当量/千克氢气。

虽然白氢开发仍处于起步阶段，还存在许多不确定性，但作为一种可负担得起的清洁天然资源，白氢可能成为清洁氢气领域的游戏规则改变者，从而将氢气的角色从能源载体转变为主要能源供应的一部分。但白氢储量的实际规模目前仍不清楚，白氢运输和分配的挑战也依然存在。

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根据美国《通货膨胀削减法案》，当生命周期内碳强度低于4千克二氧化碳当量/千克氢气时，企业可获得生产税抵免资格。如果氢气生产的碳排放强度达到0.45千克二氧化碳当量/千克氢气，最高的生产税抵免可达到每千克3美元。因此，美国的白氢生产可能获得最高的生产税抵免资格，这对生产商来说很有吸引力。

虽然之前在西非的马里偶然发现了氢气，但由于氢气能渗透到岩层中，人们曾认为氢气不太可能在地下累积。但目前采用传感气体探测器等新设备，可探测到深度达1500米的岩层中溶解的氢气。这些探测器使用光谱仪来测量和分析钻孔中的溶解气体。此外，研究人员正在开发能到达地下3000米的探测器。

白氢主要是通过自然反应产生的，如蛇纹岩化，在高温下，水与富含铁的矿物发生反应。使用磁铁矿等催化剂增强蛇纹岩化可以帮助加速天然氢的生产反应。而水的辐射分解是天然氢的另一个来源。

澳大利亚南澳大利亚州政府2021年将氢气列入受管制物质清单，开发公司需要申请该州的勘探许可证，如Gold Hydrogen公司获得了开发拉姆塞项目的5年许可证。Gold Hydrogen公司在2023年底的钻探过程中发现了高达86%的高浓度氢气，并计划2024年进行进一步钻探作业。

法国政府和美国政府已承诺提供财政支持，以加快天然氢的勘探和开采进程。目前，在马里的Bourakebougou有一个正在运营的白氢项目，每年提取约5吨白氢。这个小规模的项目至今已运行了10年，为一个村庄提供电力。此外，世界各地的其他白氢项目目前仍处于早期勘探阶段，欧洲预计2029年开始首次提取天然氢。